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原文传递一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置和检测方法

专利名称：	一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置和检测方法
摘要：	本发明公开了一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置和检测方法，其中，检测装置包括用于放置待测光学元件的样品台，用于对光学元件进行扫描的成像模块，用于控制样品台、监测成像模块并采集成像模块图像的控制系统，以及对采集图像进行拼接的图像处理系统；所述的成像模块包括散射成像模块、荧光成像模块以及共聚焦荧光成像模块。利用本发明，不仅可以得到光学元件全口径的散射图像、荧光图像以及光致发光亚表面缺陷图像；也可以获得缺陷的分布、位置、强度、大小、密度等信息；同时可对关键缺陷区域通过共聚焦模式进行定位及高分辨精检，获得关键缺陷的深度信息，从而为光学元件亚表面缺陷分布提供全面的三维分布特征信息。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国工程物理研究院激光聚变研究中心
发明人：	周晓燕;刘红婕;黄进;王凤蕊;刘东;孙焕宇;王狮凌;杨李茗;黎维华
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010150613.9
公开号：	CN111208064A
代理机构：	杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：	彭剑
分类号：	G01N21/01;G01N21/95;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/01;G01N21/95
申请人地址：	621900 四川省绵阳市游仙区绵阳路64号
主权项：	1.一种光学元件亚表面缺陷快速检测装置，包括用于放置待测光学元件的样品台，用于对光学元件进行扫描的成像模块，用于控制样品台、监测成像模块并采集成像模块图像的控制系统，以及对采集图像进行拼接的图像处理系统，其特征在于：所述的成像模块包括散射成像模块、荧光成像模块以及共聚焦荧光成像模块，其中，荧光成像模块和散射成像模块的光路共用激光光源，所述激光光源发射的激光通过第一光束整形器照射到待测的光学元件上，光学元件表面的散射光和荧光同时由散射/荧光成像物镜收集，散射光通过第一分光镜反射进入散射成像模块的探测器中；荧光透射第一分光镜进入荧光成像模块的探测器中；共聚焦荧光成像模块的光路使用共聚焦激光器和共聚焦探测器，共聚焦激光器发射的激光通过第二光速整形器后顺次透射过第二分光镜、第一分光镜和共聚焦成像物镜后照射到光学元件，光学元件表面缺陷激发的荧光顺次透射过共聚焦成像物镜和第一分光镜后，通过第二分光镜的反射进入共聚焦探测器。 2.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，散射成像模块的探测器采用紫外增强CCD，荧光成像模块的探测器采用EMCCD，两者的分辨率至少为1024*1024。 3.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，待测光学元件的前后两侧设有用于收集剩余透射光和一级反射激光的吸收陷阱装置。 4.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，荧光成像模块和散射成像模块中的激光光源采用波长为355nm的准连续或连续激光；共聚焦荧光成像模块中的共聚焦激光器采用波长为375nm的准连续或连续激光。 5.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，第一分光镜和第二分光镜均采用二向色镜。 6.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，所述样品台包括五维高精度平移台和样品夹具，待测光学元件通过样品夹具固定在五维高精度平移台上。 7.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，所述的共聚焦成像物镜和散射/荧光成像物镜的放置位置相同，在进行共聚焦荧光成像时，将散射/荧光成像物镜手动更换为高倍率的共聚焦成像物镜。 8.根据权利要求1所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，其特征在于，散射成像模块的探测器和第一分光镜之间设有第一筒镜；荧光成像模块的探测器和第一分光镜之间顺次设有可旋转棱镜、第二筒镜；共聚焦荧光成像模块的共聚焦探测器与第二分光镜之间设有透镜；第二分光镜与可旋转棱镜之间设有共聚焦扫描头。 9.一种光学元件亚表面缺陷快速检测方法，其特征在于，使用权利要求1～7任一所述的光学元件亚表面缺陷快速检测装置，具体包括以下步骤： (1)将待测光学元件通过样品夹具固定于样品台的五维高精度平移台上； (2)通过控制系统对五维高精度平移台进行控制，将待测光学元件移动到调平位置；并根据散射/荧光成像物镜和待测光学元件的距离，对光学元件进行对焦，之后利用荧光成像模块和控制系统对光学元件进行精确调焦； (3)将待测光学元件移动至测试起点，将荧光成像模块和散射成像模块的激光光源功率调至合适功率，打开散射和荧光的探测器，设置好合适的测试参数，确定好扫描步长、扫描区域后开始光学元件的全口径检测； (4)扫描开始后，在图像处理系统中设置图像的拼接、缺陷信息提取参数，从而对所采集的图像进行图像拼接、图像处理、缺陷信息提取，获得样品亚表面缺陷的位置信息、大小、亮度以及各种统计信息； (5)对于测试图像中所提取的缺陷均可进行定位，通过点击感兴趣的缺陷，从而控制五维高精度平移台使其移动至所定位的区域；将可旋转棱镜调至共聚焦荧光成像模块的工作方式，打开共聚焦激光器和共聚焦探测器，将散射/荧光成像物镜更换为共聚焦成像物镜，从而进行缺陷的三维扫描，扫描完成后对图像进行三维拼接，获得缺陷的三维信息。
所属类别：	发明专利